ניסוי שטרן-גרלך – הבדלי גרסאות

הניסוי מתבסס על כך ש[[שדה מגנטי]] לא אחיד מפעיל [[כוח (פיזיקה)|כוח]] על גופים בעלי [[מומנט מגנטי]] העוברים דרכו. כוח זה נתון [[פיזיקה קלאסית|קלאסית]] עלעומד כוח זה ביחס ישר למידת השתנות השדה הלא אחיד לאורכו של ציר נתון, ולרכיב המומנט המגנטי בכיוון ציר זה של הגוף העובר דרך השדה, והוא נתון בביטוי ידי <math>\vec F = \vec\nabla(\vec \mu\cdot\vec B)</math>. כךלכן, שעלכאשר ידיחלקיקים העברתבעלי חלקיקיםמומנט מגנטי ידוע ואוריינטציה אקראית במרחב מועברים דרך אזור בו יש שדה מגנטי בעל [[גרדיאנט]] ידוע, ניתן למדוד בעזרת הסטייה שלהם מן המסלול המקורי את המומנט המגנטי שלהם בכיוון מסוים. מומנט מגנטי זה תלוי בתנע הזוויתי של החלקיקים. קלאסית, בגלל האוריינטציה האקראית של החלקיקים לפני כניסתם לשדה המגנטי, התנע הזוויתי שלהם (בכיוון מסוים) יכול לקבל רצף של ערכים, והתפלגות פגיעות החלקיקים בגלאי אמורה לשקף זאת.

בניסוי הועברה אלומה שלנודפו אטומי [[כסף (יסוד)|כסף]] על ידי חימום כסף בתנור, דרךולאחר אזורמכן עםהם הוכוונו כאלומה דרך שדה מגנטי לא אחיד. התפלגותברור החלקיקיםכי שהתקבלהבכניסה בגלאילשדה המגנטי האוריינטציה המרחבית של אטומי הכסף הייתה מרוכזתאקראית. סביבביציאה שנימהשדה ערכיהמגנטי תנעהוצבה זוויתיכגלאי לוחית, ועליה הצטברו אטומי הכסף בהתאם למקום פגיעתם. מהרישום שהותירו החלקיקים בגלאי התברר כי התנע הזוויתי שלהם מתפלג סביב שני ערכים בלבד, <math>\pm \frac{\hbar}{2} </math> במקום סביב רצף ערכים המתבקש על פי המכניקה הקלאסית. המסקנה מתוצאה זו היא שהתנע הזוויתי אינו רציף, ומקבל ערכים בדידים. כמוב-[[1927]] כןהפעילו ניתןפיפס וטיילור מערך ניסוי הדומה לזה של שטרן וגרלך, על אלומת אטומי מימן. גם בניסוי זה התפלג התנע הזוויתי סביב שני ערכים בדידים. החשיבות שבניסוי פיפס וטיילור היתה בכך שניתן היה להסיק ממנו מסקנות יותר חד משמעיות מאשר בניסוי שטרן-גרלך באשר לגורם ההתפלגות לערכי תנע בדידים, מכיוון שבאטומי מימן פרוטון בודד ואלקטרון בודד. מניסוי זה התברר כי לאלקטרוןמקור התנע הזוויתי בניסויים אלה הוא האלקטרון, ומכאן שלאלקטרון יש [[ספין]] (תנע זוויתי אינטרינזי),. כיווןמסקנה שהתנעזו הבהירה כי זהו גם מקור ערכי התנע הבדידים בניסוי שטרן-גרלך. התנע הזוויתי המרחבי הכולל של אטום כסף הוא אפס, (לאטוםאך זהלאטומי כסף יש מלבד [[קליפת אלקטרונים|קליפות אלקטרונים]] מלאות, ואלקטרוןאלקטרון יחיד ב[[אורביטל אטומי|תת הקליפה]] 5s), והוא הגורם לערכי התנע הבדידים שנרשמו בניסוי.